Universidade Estadual do Rio Grande do Sul
Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental
Biologia Aplicada
Aula 4
Professor Antônio Ruas
1. Créditos: 60
2. Carga horária semanal: 4
3. Semestre: 1°
4. Assunto: (i) Síntese de proteínas.
1. Introdução
•
Em aula anterior viu-se que as proteínas são
macromoléculas essenciais na estrutura da célula,
participando da composição das membranas, constituindo-se
em moléculas de exportação ou enzimas de ação intracelular.
•
James D. Watson e Francis Crick descobriram a estrutura do
DNA em 1953. Logo após propuseram o que ficou conhecido
como o Dogma Central da biologia: O DNA codifica para o
RNA, este para proteínas e estas não codificam para DNA,
RNA e nem para outras proteínas.
•
O Dogma Central foi posteriormente ajustado para explicar a
replicação viral, desde que alguns vírus não contém DNA,
apenas RNA. Todos os outros seres vivos seguem o esquema
do Dogma Central de Watson e Crick.
•
1. Introdução
•
No processo de síntese de proteínas, o comando é do DNA,
ao sintetizar uma mensagem, escrita no RNA mensageiro.
•
•
•
•
•
•
A síntese protéica envolve duas etapas:
1. Transcrição, ou a formação de um m-RNA e dos demais
tipos de RNA no núcleo, de onde deslocam-se ao citoplasma.
2. Tradução, ou a leitura do que está escrito no m-RNA, que
se expressa na fabricação de uma proteína. A tradução
envolve os três tipos de RNA:
i) m-RNA, onde está a mensagem.
ii) t-RNA, que é o leitor da mensagem e trás os aminoácidos
correspondentes;
iii) r-RNA, que forma uma fábrica de proteínas.
Tipos de ribossomos
1. Introdução.
•
•
•
•
•
A síntese ocorre no citoplasma, junto ao chamado RER
(retículo endoplasmático rugoso). O nome deriva do fato de
acumularem-se ribossomos, m-RNA e proteínas em formação
junto ao RER.
As proteínas formadas são armazenadas nas cisternas do
RER.
O seu destino poderá ser o complexo de Golgi, onde será
refinada para exportação ao exterior;
Ou aproveitamento no interior da célula, na formação de
organelas e outras necessidades.
O REL ou retículo endoplasmático liso consiste numa
organela similar em estrutura, em cisternas. Nesta organela
ocorrem o metabolismo dos lipídios, processos de
desintoxicação e outros.
2. Transcrição.
• 1. Transcrição.
•
Antes da síntese iniciar-se, uma molécula de m-RNA
correspondente deve ser sintetizada, ou transcrita. Uma das
fitas da dupla hélice do DNA é usada como molde, como se
fosse uma alça distendida. O processo é dependente da
enzima RNA polimerase.
•
A RNA polimerase lê a alça de DNA na direção 3´ para 5´
mas o novo m-RNA cresce de 5´ para 3´.
•
O segmento de RNA é sempre anti-paralelo ao do DNA e
sempre é lido na direção 5 para 3.
•
O processo de elaboração do m-RNA é dividido em
iniciação, alongamento e terminação, que dizem respeito
ao que acontece com a alça de DNA que servirá de molde.
2. Transcrição.
•
•
•
•
•
•
Qual a complementaridade do segmento de DNA para o mRNA?
Por exemplo:
1) O segmento de DNA que serve como molde contém:
3´ ATAAGGC 5´
2) O m-RNA transcrito conterá:
5´ UAUUCCG 3´
2. Transcrição.
•
Após a terminação, o m-RNA migra então do núcleo para o
citoplasma. Durante este passo, o m-RNA matura e as
sequências de nucleotídeos que não são codificadoras são
eliminadas na fase de “splicing”.
•
O m-RNA consiste agora numa série de códons, as
unidades de codificação formadas por 3 nucleotídeos.
•
2. Transcrição.
•
1.1 Síntese de outros RNAs.
•
O t-RNA também é produzido em processo de transcrição do
DNA. Cada t-RNA produzido será específico para um
aminoácido ao qual se ligará quando necessário. O t-RNA
também tem uma sequência complementar ao códon do mRNA, chamada de anti-códon.
•
O r-RNA é formado da mesma forma no núcleo, mas a sua
estrutura é complementada por proteínas ribossomais, para
formar os ribossomos. Nos ribossomos, 60% corresponde a rRNA.
2. Tradução.
•
2. Etapas da tradução, ou síntese protéica propriamente dita.
•
Da mesma forma que na transcrição, reconhecemos três
etapas na síntese protéica: iniciação, alongamento e
terminação.
2. Tradução.
• 2.1 Iniciação e o papel dos ribossomos.
•
Os ribossomos são indispensáveis para a síntese. É nos
ribossomos que unem-se m-RNA, t-RNA e os aminoácidos
ligam-se para formar a proteína.
•
Há duas subunidades, chamadas de subunidade menor e
subunidade menor. Mantém-se separadas (ver vídeos: 17:50).
•
A subunidade menor inicia o processo, ligando-se ao mRNA.
•
Após, promove a base para a ligação do t-RNA iniciador ao
códon AUG (inicial). Isto é o complexo iniciador. Depois
acopla-se a subunidade maior.
2. Tradução.
• 2.1 Iniciação e o papel dos ribossomos.
•
Na subunidade maior, há três sítios funcionais, denominados
de E, P, A. Alguns livros ainda indicam um sítio T de
ancoragem inicial.
•
O t-RNA inicial, acopla-se ao sítio central, P. Assim, o sítio A
fica livre para receber o segundo t-RNA.
•
•
•
Após, o ribossomo catalisa a ligação dos aminoácidos.
O ribossomo então desliza para frente, liberando o sítio A
novamente. Agora os sítios E e P ficam ocupados. O sítio E é
o de saída ("exit") sendo que o primeiro aminoácido será
liberado.
2. Tradução.
•
2.2 Alongamento e o papel dos t-RNAs.
•
Os t-RNA transportam e transferem os aminoácidos ao mRNA para alongarem a molécula em formação de proteína.
•
Cada t-RNA é específico para um aminoácido, porque a sua
ligação é mediada por uma enzima específica. Esta enzima é
denominada de aminoacil-tRNA-sintetase. (O que ela faz? Ver
vídeo, 13:51)
•
Nos t-RNA há uma sequência livre chamada de anti-códon,
elo de ligação com o códon.
3. Terminação.
•
2.3 Terminação e o papel do RER.
•
Eventualmente o sítio A do ribossomo chega num códon de
terminação, UAA por exemplo.
•
Esta situação marca o fim da síntese. A finalização ocorre
por que uma proteína, denominada fator de liberação é
atraída e reconhece os códons de terminação.
•
O fator de terminação separa a cadeia peptídica do último tRNA, onde estava ligada. A cadeia peptídica fica livre.
•
O ribossomo a seguir separa-se nas duas subunidades
novamente.
•
3. Terminação.
•
2.3 Terminação e o papel do RER.
•
A proteína deverá ainda ser refinada.
•
Por exemplo, muitas proteínas não contém metionina como
primeiro aminoácido e esta é uma modificação que deverá
ocorrer, a retirada da metionina.
•
A síntese protéica que ocorre nos ribossomos aderidos ao
RER, culmina com a passagem destas ao interior do retículo
para a terminação.
•
O termo polirribossomos indica um complexo de ribossomos
e um m-RNA.
•
Esquema da síntese protéica
4. Código Genético.
• A tabela de codificação genética, ou Código Genético, é um
sistema de codificação de sequências de nucleotídeos e
aminoácidos formadores de uma proteína.
• Há 64 combinações de três bases, diferentes no Código
Genético, apresentadas na tabela.
• A tabela mostra a correspondência entre os códons do m-RNA
e os aminoácidos da proteína.
• Diversos aminoácidos têm mais de um códon correspondente.
A cisteína, por exemplo, tem dois códons (UGU e UGC), a
isoleucina tem três (UAU, UAC e UAA) e a leucina tem seis (UUA,
4. Código Genético.
• O código genético é referido como redundante (ou degenerado
em alguns textos), em função da possibilidade de mais de um
código corresponder ao mesmo aminoácido.
• Ele não é ambíguo, pois nenhum códon corresponde a dois
aminoácidos.
4. Codificação genética.
• Toda proteína têm metionina como primeiro aminoácido, pois
seu códon (AUG) sinaliza o início da síntese.
• Na tabela do código genético “FIM” corresponde aos três
códons de términação (UAA, UAG e UGA). Estes não codificam
para nenhum aminoácido e sinalizam o fim da tradução.
• Portanto existem 61 códons que codificam de fato para
aminoácidos.
• Porém não existem 61 diferentes t-RNAs, mas um número
aproximado de 40. O que ocorre é que alguns t-RNA ligam-se
com mais de um códon. Mesmo assim a especificidade da
mensagem do m-RNA é mantida.
•
• Exercícios e iImagens complementares
• Vídeo do RNA a proteínas.
• Responder:
• Uma proteína com a seguinte composição de aminoácidos:
• Pro - Pro - Lys - Lys - Lys - Arg - Lys - Val
• 1. Qual o segmento de DNA e orientação que codificou e
sintetizou o m-RNA?
• 2. Qual o m-RNA sintetizado e qual a orientação?
• 3. Quais os anti-códons do t-RNA correspondentes e qual a
orientação?